高速鐵路橋梁工程概述

       高速鐵路因其運營(yíng)速度高，對軌道穩定性的要求苛刻，為保障橋梁地段的軌道在動(dòng)、靜荷載共同作用的復雜運營(yíng)狀態(tài)下的穩定性，橋梁的梁體設計也需要給予特別關(guān)注。為此，高速鐵路橋梁梁體的設計幾何尺寸都比較大，以便對在荷載作用下的梁體變形量進(jìn)行嚴格的限制。同時(shí)，較大的梁體幾何尺寸，使梁體圬工增加，進(jìn)而使梁體自重大大增加。

       就高速鐵路橋梁的32m簡(jiǎn)支梁來(lái)看，梁體的寬度達到12m，梁高達到3.05m，每孔預制梁需澆筑混凝土310m3左右，梁體的自重接近900t，現澆梁由于受澆筑過(guò)程中的內模變形等影響，混凝土量更大，梁重甚至超過(guò)900t，每個(gè)支座的平均荷載僅梁體自重一項便需要達到220KN。而4m×32m道岔梁的梁寬******處可達到21.7m甚至更寬，混凝土量達到2321 m3,梁體自重達到6500t。二期恒載中軌道部分大約296 KN/m,單支座承受的荷載可達到15000 KN。

       由于高速鐵路橋梁梁體自重巨大，與普速鐵路相比，高速鐵路橋梁支座及其安裝施工具有相應的特點(diǎn)：

       1.1單個(gè)支座所承受的荷載大。

       1.2支承墊石表面高程差的誤差必須嚴格控制，尤其對于處在對角線(xiàn)上的兩塊支承墊石表面高差的控制，必須更為嚴格。

       1.3支座的安裝施工務(wù)必正確無(wú)誤，以免因施工疏忽造成不必要的返工。

       1.4一旦支座因某種原因需要更換，則更換施工需要慎重對待，避免對梁體產(chǎn)生破壞。

       2　高速鐵路橋梁支座更換施工工況特點(diǎn)

       由于高速鐵路橋梁嚴格的質(zhì)量要求，盡管施工過(guò)程中施工方和監理方在各個(gè)環(huán)節進(jìn)行嚴格的自控和監控，尤其在支座的安裝施工方面經(jīng)過(guò)多道把關(guān)，但從施工現場(chǎng)的實(shí)際情況來(lái)看，支座安裝依然會(huì )出現問(wèn)題。支座問(wèn)題主要包括：

       2.1支座解鎖時(shí)機不符合要求，導致支座提前進(jìn)入工作狀態(tài)，支座的位移超出標準要求；

       2.2由于支座裝箱標識與箱內支座實(shí)際不一致，導致已安裝支座的型號、位置與設計不符；

       2.3由于支座自身質(zhì)量原因，造成支座變形超出設計標準，以致無(wú)法正常工作，且無(wú)法修復。

       現場(chǎng)實(shí)際操作中，在支座出現問(wèn)題后，應就其表現進(jìn)行分析，對不能正常工作的支座及早予以更換。施工階段支座的更換，根據問(wèn)題發(fā)現的時(shí)機，一般包括為以下工況，即：在無(wú)砟軌道施工前，發(fā)現支座出現問(wèn)題并實(shí)施更換；無(wú)碴軌道的施工已經(jīng)完成，但鋪軌尚未進(jìn)行前發(fā)現支座問(wèn)題并適時(shí)更換；無(wú)砟軌道及鋪軌施工完成且軌道已經(jīng)鎖定，發(fā)現支座問(wèn)題并實(shí)施更換。

       同時(shí)，在上述三種工況條件下，支座的問(wèn)題可能出現在下述部位，即：簡(jiǎn)支梁的墩間支座；簡(jiǎn)支梁的橋臺部位支座；連續梁的中間墩支座；連續梁的橋臺部位支座。

       3 支座更換的施工方法

       根據在上述工況和部位的區別，支座更換的難度有所不同，其中，對于連續梁，由于其應力體系比簡(jiǎn)支梁復雜，因此連續梁墩間支座的更換難度較大，而連續梁在無(wú)砟軌道及鋪軌施工完成且軌道已經(jīng)鎖定的情況下，中間墩上支座出現問(wèn)題后，由于場(chǎng)地、應力計算和對軌道、接觸網(wǎng)的影響不易確定，因此，其更換難度******。下面以4m×32m道岔連續梁的中間墩的支座更換為例，介紹在該種工況條件下的支座更換方法。其他工況和位置條件下的支座更換，更易于操作，可參考實(shí)施。

       某4×32m連續梁，主梁采用高度斜腹板截面，梁高3.05m。******、二孔為單箱雙室截面，第三、四孔為單箱三室截面。頂板寬度12m-21.69m，底板寬度5.5m-15.189m。全橋共分為A、B、C、D四個(gè)節段，按照A→B→C→D順序施工。4m×32m連續梁3#墩共有三個(gè)支座，型號分別為GTQZ-II-15000DX, GTQZ-II-15000ZX和GTQZ-II-15000DX，支座反力都為15000KN，其中3#墩的中間支座為問(wèn)題支座。二期荷載為232KN/m。

       支座更換的總體方案：將梁端用千斤頂頂起一定高度，鑿除灌漿料及部分墊石，取出支座，更換同型號支座。將更換支座調整至設計和鐵路相關(guān)的《驗收標準》要求后灌注灌漿料并恢復墊石。

       支座更換的具體操作方法按以下步驟實(shí)施：

       3.1材料準備

       材料準備包括：千斤頂、百分表等其他機具，其中：千斤頂為雙作用自鎖千斤頂，頂升力為320t，千斤頂的數量按照梁體的重量確定，但需要有足夠的頂升力儲備。百分表用于梁體位移監測。機具包括：電焊機、六角扳手、槽鋼、風(fēng)鎬、水準儀一臺、吊車(chē)、手拉葫蘆、氣焊設備一套。腳手架、跳板各一套。

       3.2人員準備

       實(shí)施支座更換人員包括領(lǐng)工員2人，技術(shù)2人，工人10人，焊工1人，氣焊工1人等。

       3.3支座更換方案

       3.3.1 施工順序：施工準備→計算頂梁荷載→安放千斤頂→梁部頂起→鑿除梁底支座上板處的楔形環(huán)氧砂漿及下板的砂漿找平層→移出支座→更換新支座→新支座調整→支座灌漿→拆除千斤頂。

       3.3.2 施工準備

       在中間墩下搭設腳手架及作業(yè)平臺，平臺寬不少于兩米并搭設上下通道。

       3.3.3 安放千斤頂

       千斤頂位置、數量、型號及頂力的選擇需經(jīng)設計單位嚴格計算支座更換部位荷載后確定。千斤頂置于厚度1cm的鋼板上。在墩頂均勻布設千斤頂，千斤頂的總數應該保證其所提供的頂升力能夠滿(mǎn)足頂起部位的荷載并有富余。一般情況下千斤頂所提供的頂升力應不小于該部位荷載的1.2倍。

       3.3.4 頂梁

       松開(kāi)支座下座板與墊石層連接地腳螺栓5mm，然后略微頂升千斤頂3mm，使梁體帶支座升高，保證支座下座板與墊石層脫離。卸載千斤頂，使支座落回原位，重新擰緊下板地腳螺栓。松開(kāi)支座上板與梁體連接地腳螺栓5mm，梁頂升后保證頂板與梁體分離，然后再次頂升液壓千斤頂3mm，使梁體與支座上座板脫離。頂升過(guò)程中，千斤頂頂升速度控制在0.01mm/S.

       3.3.5 鑿除砂漿找平層及墊石

       當梁頂起后，先鑿除支座下的砂漿找平層及梁底與上支座板之間的楔形混凝土，鑿除時(shí)應按照由外向內的順序鑿除。

       3.3.6 支座移出

       3.3.6.1如鑿除墊石后，支座已有足夠的活動(dòng)空間，可以取出原支座。擰掉支座上下座板地腳螺栓，使支座完全與梁體和墩臺脫離。為加強安全系數，在千斤頂前端不影響支座調換處設置臨時(shí)鋼支撐，并用薄鋼板墊密實(shí)。鋼支墩在不影響支座的情況下可多設（見(jiàn)圖1）。圖1 支座錨固安裝圖

       3.3.6.2用槽鋼做成U型托架?chē)谥ё獠?，用導鏈連接在U型托架上將支座拖出墩臺，通過(guò)滑道移至作業(yè)平臺上，用吊車(chē)將支座吊至墩臺旁邊空地上。U型托架見(jiàn)（圖2）。圖2 U型托架圖

       3.3.6.3用手拉葫蘆拉支座時(shí)要保證上下頂板受力一至，手拉葫蘆一端要固定牢固。

       3.3.7 支座更換

       將新支座頂面底面調平，然后在支座上分別標出上鋼板及下鋼板中心位置，調整支座預偏量（6mm），調整好后將上下鋼板用鋼板焊接、固定，使上下鋼板連為一體，焊接時(shí)要留出插入槽鋼的位置，用來(lái)提升支座用。避免在安裝過(guò)程中錯位，旋轉（見(jiàn)圖3）。圖3 支座更換

       3.3.8支座安裝

       將調整好的支座吊至正確安裝部位旁，注意支座擺放方向，在支座側面用槽鋼搭上滑道，使槽鋼頂面與墊石頂面平齊，用手拉葫蘆和U型架將支座拉至墊石頂面，根據移除支座時(shí)的位置記號，對好上下位置。將槽鋼插入連接鋼板中（上圖），左右各插一根，將四個(gè)10t千斤頂分別立在支座的四個(gè)角，槽鋼下部。四個(gè)千斤頂緩慢提升，將支座頂起，直到支座頂板和梁底緊密貼合，調整位置，將四個(gè)頂板地腳螺栓擰緊。擰緊后小千斤頂不動(dòng)，通過(guò)預留錨栓孔，將底部預埋套筒與螺桿擰緊，將底部四個(gè)地腳螺栓擰入預埋套筒中。對需要注漿部分做1個(gè)木質(zhì)模板框。重新檢查一下支座橫縱向位置及安裝方向，頂板和梁底是否結合無(wú)縫，底部套筒和螺桿是否擰緊。檢查無(wú)誤后進(jìn)行支座重力式注漿，要注意注漿的飽滿(mǎn)和密實(shí)，做好試塊。注漿完畢后注意養護。

       3.3.9 落梁、拆除千斤頂

       注漿強度達到要求后，先將四個(gè)小千斤頂和槽鋼撤掉，割掉上下連接鋼板用的錨固裝置。去除臨時(shí)鋼支撐。

       支座安裝完成、檢查無(wú)誤后即可進(jìn)行落梁，落梁時(shí)速度與頂升時(shí)相同，千斤頂落梁速度控制在0.01mm/S.

       千斤頂緩慢下落。觀(guān)察梁底及梁頂高差變化。千斤頂落到底，梁體無(wú)變化，支座更換完成。清理墊石、橋臺雜物。拆除工作平臺腳手架。

       3.3.10 監控測量

       監控測量?jì)x器采用二等水準。在施工之前要對軌頂和梁底進(jìn)行原始數據的采集，并記錄好相應數據記錄，在千斤頂作業(yè)頂梁時(shí)要時(shí)刻觀(guān)察軌頂和梁底的高程變化，千斤頂受力持續荷載階段，要保證每天不小于三次的觀(guān)測頻率，觀(guān)察軌頂及梁底標高有無(wú)變化，拆卸千斤頂到支座受力階段也同樣要進(jìn)行觀(guān)測，一旦有變化應及時(shí)與現場(chǎng)負責人員溝通，立即停止施工，分析原因，必要是對方案進(jìn)行調整。在支座更換完畢后，在支座完全受力后要持續對梁頂進(jìn)行觀(guān)測，周期不少于三個(gè)月，頻率每周不少于4次。

       4　高速鐵路橋梁支座的安裝、更換施工及監理監控要點(diǎn)

       根據支座更換的實(shí)踐，結合高速鐵路橋梁工程的特點(diǎn)，高速鐵路橋梁支座安裝、更換的施工和監理工作應注意以下要點(diǎn)：

       4.1 支座安裝施工要點(diǎn)

       由于高速鐵路支座安裝和更換難度大，為此，在支座的安裝施工中需要注意：

       4.1.1支座安裝前，需要反復核對支座的型號和相對位置，只有在無(wú)誤的情況下才能進(jìn)行安裝施工，注意支座本身的******，防止因裝箱錯誤引起安裝錯誤。同時(shí)，安裝前檢查支座的合格證，防止不合格支座用于工程，******限度的避免更換帶來(lái)的不必要的損失。為確保支座能正常工作，支座的位置校準必須從支承墊石的相對高差入手，進(jìn)行嚴格控制，尤其對于現澆梁更需要謹慎。

       4.1.2支座安裝后，注意支座解鎖的時(shí)機必須符合設計和驗標的規定，避免因解鎖時(shí)機錯誤導致的支座破壞或對墩身結構的影響。

       4.1.3.為確保支座正常工作，避免軌道施工后出現的修理和更換，軌道工程施工前，應對已安裝支座進(jìn)行前面排查，發(fā)現問(wèn)題支座，及時(shí)予以更換。

       4.2支座更換方案的審查

       一旦發(fā)現制作需要更換，支座更換方案的制定和審查需要遵循“確保梁體安全、保證更換后的支座正常工作和對梁體、軌道擾動(dòng)***小”的原則。為此，在審查支座更換方案時(shí)注意以下要點(diǎn)：

       4.2.1支座部位梁體荷載的計算必須包括：必須考慮梁體自重荷載、二期恒載并考慮一定的活荷載，荷載的計算必須經(jīng)過(guò)設計方核驗、確認，確保計算正確。

       4.2.2在支座部位布設的千斤頂、百分表必須提供合格證，并在鑒定的期限范圍內。

       4.2.3新支座須為合格產(chǎn)品，支座的型號須正確無(wú)誤，并提供合格證。

       4.2.4千斤頂的布置位置必須明確標示，千斤頂的數量和型號的選擇必須確保提供足夠的頂升力，并有足夠的儲備。在梁頂空間允許的條件下，千斤頂的型號選擇原則應為“小噸位，多數量”，以便減少梁體承受局部集中應力的風(fēng)險。除需更換支座處的千斤頂須留出舊支座移出和新支座移入的位之外，其余千斤頂應該盡量靠近支座，并使千斤頂盡可能的均勻布置，確保梁體受力均勻。

       4.2.5如果經(jīng)過(guò)設計方計算的局部荷載超過(guò)梁體容許承受荷載，則千斤頂的布置位置需要重新調整，必要時(shí)可先對梁體進(jìn)行加固后再進(jìn)行頂梁作業(yè)。

       4.2.6支座的頂升方案必須做到同一墩上的全部支座同步頂升，嚴禁只頂升問(wèn)題支座，避免梁體因此產(chǎn)生的破壞。

       4.2.7梁體容許頂升高度須由設計單位提供，嚴禁盲目按照施工需要頂升。如果容許頂升高度不能滿(mǎn)足支座更換空間需要，則支座更換方案需要重新調整。

       4.2.8檢查千斤頂間的關(guān)系，確保各千斤頂并聯(lián)，達到同步頂升、同步降落的目的，避免因千斤頂動(dòng)作不同步引起的梁體應力不勻導致的破壞。

       4.2.9檢查工作平臺的搭設方案，確保平臺穩定。

       4.2.10參與施工的人員必須具有相關(guān)工作經(jīng)驗，特殊工種人員需提供上崗證。

       4.3 支座更換過(guò)程的監控要點(diǎn)

       在施工方案得到審查并批準后，在支座更換的實(shí)施階段，本著(zhù)“快速準確施工，減少梁體應力擾動(dòng)”的原則，監理工作應注意以下要點(diǎn)：

       4.3.1在軌道鎖定的情況下，督促施工單位對已鎖定軌道進(jìn)行解除，減少額外的荷載。

       4.3.2梁體頂升前，支座、千斤頂等物料、設備必須提前進(jìn)場(chǎng)，并經(jīng)過(guò)監理嚴格檢查，尤其是支座型號、千斤頂的數量、狀態(tài)，需要認真核對。千斤頂必須有富余，以便個(gè)別千斤頂出現故障時(shí)可及時(shí)更換。同時(shí)，施工方須備足千斤頂鎖定卡環(huán)，以便在頂升到位或應急階段及時(shí)鎖定千斤頂。

       4.3.3施工方應編制具體的施工操作手冊，并組織人員進(jìn)行現場(chǎng)交底，必要時(shí)在場(chǎng)地外進(jìn)行演練，避免實(shí)際操作失誤。

       4.3.4千斤頂就位后，檢查千斤頂的布設位置、油路的連接，確保千斤頂動(dòng)作同步。千斤頂下的支墊鋼板的厚度須符合要求。

       4.3.5頂升梁體前，新支座提前提升至作業(yè)平臺上，以便在舊支座拆除后可以立即裝入新支座。同時(shí)需要對梁面高程進(jìn)行測量，以便頂起后進(jìn)行高程對比。

       4.3.6支座頂升過(guò)程中注意觀(guān)察各千斤頂附近的百分表讀數，當出現頂起不同步現象時(shí)，須立即停止頂升，查明原因并采取措施后方可恢復操作。同時(shí)通過(guò)百分表讀數，嚴格將頂升速度控制在0.01mm/S。當千斤頂的頂升力達到計劃值時(shí)，檢查支座分離情況，如果此時(shí)支座尚未脫離，并無(wú)法取出，嚴禁隨意提高頂升力，需與設計方共同檢查，指定進(jìn)一步的方案，必要時(shí)對舊支座進(jìn)行破壞性拆除。

       4.3.7當梁體頂升到位以后可以著(zhù)手拆除支座時(shí)，監理人員應仔細檢查各千斤頂的鎖定情況，確定所有千斤頂均已鎖定。

       4.3.8在支座安裝完成后，注漿之前，檢查支座底板與底板的密貼情況，減少支座受力后壓縮量。

       4.3.9支座安裝完成后也要持續的對軌道的變形進(jìn)行持續觀(guān)測，測量期不得少于3個(gè)月，******周不少于4次，其后每周的觀(guān)測次數可以相應遞減，但當發(fā)現數據有明顯的異常時(shí)，應立即組織相關(guān)人員分析數據，查找原因，并采取相應的措施。通過(guò)***終分析觀(guān)察數據變化，評估因支座更換對接觸網(wǎng)和軌道造成的影響，必要時(shí)采取措施對軌道和接觸網(wǎng)進(jìn)行復位。

       5.結 語(yǔ)：

       高速鐵路支座可能因各種原因產(chǎn)生破壞，支座更換的現象在所難免。嚴謹的支座更換方案，謹慎的施工和嚴格的現場(chǎng)監理控制，是支座更換成敗和梁體安全的保障。通過(guò)安全、可靠的施工和嚴格的質(zhì)量監控，完全可以達到延長(cháng)梁體壽命，減少運營(yíng)干擾的目的。

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